JP3974274B2 - 光学素子の温度特性の測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスク装置等に設けられる光学素子の、温度変化に伴う反射面の傾角変化を測定するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスク装置等に設けられる光学素子（プリズム等）の、温度変化に伴う反射面の傾角変化を測定する方法が知られている。図７に、従来の測定方法の概略を示す。ここでは、光ディスク装置のベース部材５０５に取り付けられたプリズム５００の反射面５０２の温度変化に伴う傾角変化を測定するものとする。
【０００３】
プリズム５００が取り付けられたベース部材５０５は、図示しない加熱手段を備えた加熱チャンバ５１０内に入れられ、加熱チャンバ５１０の底部である架台５１５に載置される。加熱チャンバ５１０には光を透過する窓５１２が設けられており、プリズム５００はその反射面５０２を窓５１２に向けた状態で置かれる。
【０００４】
そして、加熱チャンバ５１０内を所定の温度に加熱し、オートコリメータ５５０によって、プリズム５００の反射面５０２に平行光を照射し、反射面５０２にからの反射光に基づき、反射面５０２の温度変化に伴う傾角変化を測定する。オートコリメータ５５０と加熱チャンバ５１０の相対角度が温度変化に伴って変化しないと仮定すれば、反射面５０２のベース部材５０５に対する傾角がαだけ変化した時、反射面５０２における平行光の反射角度は２αだけ変化する。従って、上記平行光の反射角度の変化２αをオートコリメータ５００により検出すれば、反射面の傾角変化αが求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、温度変化に伴ってオートコリメータ５５０と加熱チャンバー５１０との相対角度が変化するため、上述の測定方法では高い測定精度は期待できない。これは、温度変化に伴うオートコリメータ５５０と加熱チャンバ５１０との相対角度の変化をβとすると、反射面５０２における平行光の反射角度が、２αではなく、２（α＋β）となるためである。そのため、従来より、温度変化に伴う光学素子の反射面の傾角変化を高精度で測定する方法の開発が望まれていた。
【０００６】
上記のような事情に鑑み、本発明は、温度変化に伴う光学素子の反射面の傾角変化を、高精度で測定する方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による光学素子の温度特性の測定方法は、（１）所定の反射面を持つ光学素子が取り付けられたベース部材を、加熱手段を有する加熱チャンバ内に設けられた測定台に載置し、（２）測定台に当該反射面と略平行な基準面を設け、（３）加熱チャンバ内を加熱し、（４）オートコリメータにより反射面と基準面に夫々光照射を行い、（５）反射面と基準面からの各反射光に基づいて、加熱に伴う基準面に対する反射面の相対角度の変化を検知し、（６）当該相対角度の変化から、ベース部材に対する反射面の傾角変化を測定すること、を特徴とするものである。
【０００８】
このように、基準面に対する反射面の相対角度の変化を読み取れば、オートコリメータと加熱チャンバとの相対的角度の変化分が相殺されるため、反射面のベース部材に対する傾角変化を正確に求めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態による光学素子の温度特性の測定に用いられる装置を示す側面図である。光学素子２００は光ディスク装置のベース部材２１０の水平な座面２１２に固着されている。尚、光学素子２００を含む光ディスク装置については後述する。
【００１０】
光学素子２００を加熱するための加熱チャンバ１００は、略立方体形状の容器である。加熱チャンバ１００の一側面には窓１０２が形成されている。又、加熱チャンバ１００の反対側の側面にはエアーダクト１０４が取り付けられている。エアーダクト１０４は、図示しない加熱及び冷却装置に連結されている。この図示しない加熱及び冷却装置から送り込まれる加熱空気等によって、加熱チャンバ１００の内部は所定の温度に加熱される。
【００１１】
加熱チャンバ１００の底を形成する架台１０６上には、ベース部材２１０を載置するための測定台１１０が設けられている。測定台１１０は複数本の脚部１１４を有し、測定台１１０の上面と架台１０６の上面とが略平行になるよう、架台１０６上に載置されている。
【００１２】
測定台１１０の上面には複数個の支持座１１６が取り付けられており、この支持座１１６の上にベース部材２１０が載せられる。ここで、ベース部材２１０は、光学素子２００の反射面２０２が窓１０２と相対するよう、測定台１１０に置かれる。さらに、測定台１１０の窓１０２に相対する面は、光学素子２００の反射面２０２と略平行な面になるように、鏡面加工を施されている。この鏡面加工された面が基準面１１２となる。
【００１３】
加熱チャンバ１００の外には、公知のオートコリメータＡＣが配置される。オートコリメータＡＣは、図２にその基本構成を示すように、（１）光源Ｌ、集光レンズＣ、半透過ミラーＨ、対物レンズＯ及び接眼レンズＥを有している。集光レンズＣと半透過ミラーＨの間には、十字線などの標線が刻まれたガラス板である標板Ｇ１が配置され、接眼レンズＥと半透過ミラーＨの間には、目盛線が刻まれたの描かれたガラス板である焦点板Ｇ２が配置されている。
【００１４】
標板Ｇ１、焦点板Ｇ２の位置はいずれも対物レンズＯの焦点面に相当する。上記のオートコリメータＡＣによって反射面（図２ではＲで示す）に向けて平行光が照射される。反射面Ｒで反射された平行光は焦点板Ｇ２の位置に標線の像を結ぶ。オートコリメータＡＣに対して反射面Ｒが傾くと、焦点板Ｇ２に結ばれる標線の像位置も移動する。この移動量を焦点板Ｇ２に刻まれた目盛によって読みとることにより、反射面Ｒの傾角変化を知ることができる。
【００１５】
尚、オートコリメータＡＣに対して反射面Ｒがθだけ傾くと、反射面Ｒでの平行光の反射角度は２θ変化する。従って、対物レンズＯの焦点距離をｆとすると、焦点板Ｇ２上では標線が２ｆθだけ移動する。
【００１６】
図３は、実施形態による光学素子の温度特性の測定方法を示す図である。まず、オートコリメータＡＣは、加熱チャンバ１００の窓１０２に相対して置かれ、オートコリメータＡＣ（図２）からの出射光が光学素子２００の反射面２０２と測定台１１０の基準面１１２に夫々照射されるよう配置される。次いで、加熱チャンバ１００に加熱空気が送り込まれ、加熱チャンバ１００内が所定の温度に加熱される。
【００１７】
そして、上記のオートコリメータＡＣ（図２）により、光学素子２００の反射面２０２と測定台１１０の基準面１１２に向けて夫々平行光が照射され、基準面１１２に対する反射面２０２の相対角度が検出される。ここで、温度変化に伴う反射面２０２のベース部材２１０に対する傾角変化をαとする。又、温度変化に伴うオートコリメータＡＣと加熱チャンバ１００の相対角度の変化をβとする。
【００１８】
加熱チャンバ１００内で光学素子２００を加熱すると、反射面２０２のオートコリメータＡＣに対する傾角変化はα＋βとなる。即ち、反射面２０２における平行光の反射角度は２（α＋β）だけ変化し、これは焦点板Ｇ２（図２）における標線の移動量２ｆ（α＋β）として読みとられる。一方、測定台１１０の基準面１１２の傾角変化はβであり、基準面１１２における平行光の反射角は２βだけ変化する。これは、焦点板Ｇ２（図２）における標線の移動量２ｆβとして読みとられる。
【００１９】
従って、オートコリメータＡＣ（図２）による標線移動量の差、即ち２ｆ（α＋β）−２ｆβを求め、これを対物レンズＯ（図２）の焦点距離ｆで割れば、反射面２０２のベース部材２１０に対する正確な傾角変化αを求めることができる。
【００２０】
このように、本実施形態の光学素子の温度特性の測定方法によれば、基準面に対する反射面の相対角度の（加熱に伴う）変化を読み取ることによって、オートコリメータと加熱チャンバとの相対的角度の変化分が相殺されるため、反射面のベース部材に対する傾角変化を正確に求めることができる。
【００２１】
次に、上記の光学素子２００を用いた光ディスク装置について説明する。図４は実施形態の光ディスク装置の概略構成を示す平面図であり、図５は光ディスク装置の光学系を示す概略図である。図４及び図５に示すように、光ディスク装置は、光ディスク２の記録面にレーザー光束を収束させる対物レンズ１０を搭載した可動部３と、光ディスク装置の本体（図示せず）に固定された固定光学ユニット６により構成されている。
【００２２】
図４に示すように、可動部３は、光ディスク装置本体（図示せず）に固定された一対のセンターヨーク４１，４２に沿って移動可能に保持されている。センターヨーク４１は長手方向両端でコの字形状のサイドヨーク４３に連結され、センターヨーク４１とサイドヨーク４３とが四角形の４辺を形成している。センターヨーク４１とサイドヨーク４３で囲まれた空間にはマグネット４５が配置され、センターヨーク４１・サイドヨーク４３・マグネット４５により磁気回路が形成されている。同様に、センターヨーク４２とコの字形状のサイドヨーク４４、及びこれらに囲まれた空間に配置されたマグネット４６により、もう一つの磁気回路が形成されている。
【００２３】
可動部３には、センターヨーク４１，４２を夫々周回する一対の駆動用コイル４７，４８が設けられている。即ち、駆動用コイル４７，４８は、上記一対の磁気回路内に夫々位置する。そして、駆動コイル４７，４８に電流を流すと、マグネット４５，４６により形成される磁界との作用により、可動部３は、光ディスク２（図５）のトラックを横断する方向（図４の左右方向）に直進移動する。
【００２４】
図５に示すように、固定光学ユニット６は、レーザー光束を発する半導体レーザー１８，（半導体レーザー１８からの）発散光を平行光に変換するコリメートレンズ２０，複合プリズムアッセイ２１，結像レンズ２３，データ検出／フォーカス／トラッキング検出センサー２４，およびＡＰＣセンサー２５を有している。
【００２５】
コリメートレンズ２０から射出される平行光束の断面形状は半導体レーザー１８の特性のため長円状であり、レーザー光束を光ディスク２上に微小に絞り込むには都合が悪いため略円形断面に変換する必要がある。このため、複合プリズムアッセイ２１の入射面２１ａは入射光軸に対して所定の傾斜を有しており、入射光を屈折させることにより平行光束の断面形状を長円形状から略円形形状に整形する。
【００２６】
固定光学ユニット６から出射されたレーザー光束は、空間中を直進して可動部３に入射し、可動部３内に設けられた偏向ミラー３１で上方に反射され、対物レンズ１０に入射する。尚、固定光学ユニット６からのレーザー光束の進行方向は可動部３の直進移動方向と一致しており、可動部３の移動位置に関わらず、固定光学ユニット６からのレーザー光束は対物レンズ１０に入射する。
【００２７】
図６に、対物レンズ１０と光ディスク２の関係を示す。対物レンズ１０に入射したレーザー光束は、光ディスク２の保護層２Ｂを通過して記録面２Ａに収束する。尚、可動部３と光ディスク２の記録面２Ａとの距離を常に一定に保つため、可動部３に搭載された対物レンズ１０は、光ディスク２の面ぶれに追従させるべく上下に移動制御される。このフォーカスサーボと呼ばれる対物レンズ１０の移動制御方法については、説明を省略する。
【００２８】
光ディスク２から反射されて戻ってきた復路のレーザー光束は、往路と逆に進んで固定光学ユニット６に戻り、複合プリズムアッセイ２１に入射する。複合プリズムアッセイ２１のハーフミラー面２１ｂは、透過光と、データ検出／フォーカス／トラッキング検出センサー２４へ向かう反射光を生成し、復路のレーザー光束を分離する。データ検出／フォーカス／トラッキング検出センサー２４は、光ディスク２に記録されているデータ情報を読みとりデータ信号を出力し、且つフォーカス／トラッキング誤差信号を出力する複合型のセンサーである。尚、正確にはフォーカス／トラッキング誤差信号およびデータ信号は図示しないヘッドアンプ回路によって生成され、制御回路又は情報処理回路に送られる。
【００２９】
上述の図１から図３で説明した光学素子２００は、図５の複合プリズムアッセイ２１、コリメータレンズ２０等である。但し、この発明は、図４から図６に示す光ディスクで用いられる光学素子に限られるものでは無く、他のタイプ（例えば回動アーム型）の光ディスク装置の光学素子であっても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光学素子の温度特性の測定方法によると、オートコリメータと加熱チャンバとの相対角度が温度により変化しても、光学素子の反射面の傾角変化を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の測定方法で用いる装置を示す側面図である。
【図２】オートコリメータの基本構成を示す図である。
【図３】実施形態の測定方法を示す図である。
【図４】実施形態の光ディスク装置の基本構成を示す図である。
【図５】図４の光ディスク装置の光学系を示す概略図である。
【図６】対物レンズと光ディスクを拡大して示す図である。
【図７】従来の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
１００ 加熱チャンバ
１０２ 窓
１１０ 測定台
１１２ 基準面
２００ 光学素子
２０２ 反射面
２１０ ベース部材
ＡＣ オートコリメータ

Claims (3)

1. 所定の反射面を持つ光学素子が取り付けられたベース部材を、加熱手段を有する加熱チャンバ内に設けられた測定台に載置し、
   前記測定台に、前記反射面と略平行な基準面を設け、
   前記加熱チャンバ内を加熱し、
   オートコリメータにより、前記反射面と前記基準面に夫々光照射を行うと共に、前記反射面と前記基準面からの各反射光に基づいて、前記加熱に伴う前記基準面に対する前記反射面の相対角度の変化を検知し、
   前記基準面に対する前記反射面の相対角度の変化から、前記ベース部材に対する前記反射面の傾角変化を測定すること、
   を特徴とする光学素子の温度特性の測定方法。
2. 前記基準面は、前記測定台を研磨加工することにより得られること、を特徴とする請求項１に記載の光学素子の温度特性の測定方法。
3. 前記研磨加工は鏡面研磨であること、を特徴とする請求項２に記載の光学素子の温度特性の測定方法。

Images